中国化学会第32届学术年会
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二维单层材料作为金属离子电池负极材料和电催化剂的理论研究
zhucy659 张珉*

分会

第三十三分会:基础电化学

摘要

电化学技术因其高效、环保、易操控等优点而被认为是未来全球绿色能源系统的重要组成部分。我们借助第一性原理计算,主要围绕以下三个应用开展新型二维单层结构的设计和搜索工作:(1)金属离子电池负极材料,金属离子电池由于其高能量密度、高比容量、高工作电压、长循环寿命、高转换效率和无记忆效应等优点,已被广泛应用于便携式小型电子设备。而提升金属离子电池负极材料的能量密度,是使其能够应用于大型能量存储设备的前提。针对此课题,我们借助CALYPSO程序搜索得到的纯平面多孔的NiC3和B7P2二维单层材料,总结了二维单层材料作为金属离子电池负极材料应具备的三个基本特征:纯平面的拓扑结构、均匀分散的孔洞和恰当的孔尺寸。(2)还原CO2到高能量附加值的多碳产物的高性能电催化剂,寻找能够促进C-C键偶合、提升催化活性和选择性的电催化剂是CO2还原到C2产物的关键科学问题,其对于解决能源危机与环境问题均具有十分重要的意义。针对此课题,我们借助于含有多催化位点的Ni2B5单层材料,再次重申CO分子在不同催化位点之间的有效迁移是降低C-C键偶合能垒和提升催化活性不可忽略的重要前提。(3)还原N2到NH3的长距离异核双原子电催化剂,寻找能够高效活化N2并抑制氢还原副反应的电催化剂对于全球粮食生产和多种高附加值工业具有重要的意义。针对此课题,我们借助于高通量筛选,论证含有长距离的、异核的、双催化位点的MM’B7单层材料能够有效促进N2的活化和极化,提升N2还原的催化活性,抑制氢还原副反应。

关键词

二维材料;金属离子电池;CO迁移;C-C键偶合;N2电催化还原

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朱常岩 东北师范大学、高境 东北师范大学、张珉 东北师范大学化学学院 共3人点赞了这篇线上墙报。